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马弗的类型,设计及结构原理
发布时间:2011-07-12        浏览次数:1261        返回列表
 

  马弗是有马弗网带炉的一个至关重要部件,它是有马弗网带炉“三大件”(马弗、网带和托板)中的首件。我国自1981年引进**台网带式炉(有马弗)至今,网带式炉(无论是有马弗还是无马弗)在国民经济各个领域的应用已相当普遍,其拥有量已达数千台。在这些网带式炉中,有马弗的远远超过无马弗的。有资料称,瑞士、英美和我国制造的网带炉以有马弗的居多,而日本不少电炉厂商制造的网带炉以无马弗的居多。

  有马弗网带炉之所以应用普遍是因为它有下列优点:(1)耗气量少。在相同产量的条件下,使用马弗和不使用马弗的耗气量之比为1∶3~5.资料称此耗气量之比为1∶7~10 ,据笔者调研,其比例没有这样大。这无疑大大降低了运行成本。

  (2)气氛平衡时间短,炉气氛易于稳定。在没有马弗隔离的情况下,由于升温过程会使冷炉衬吸收空气,而后的加热过程又会使其释放空气,这就加长了炉气氛的平衡时间,对于碳势控制要求高的工艺是极为不利的。

  (3)电热元件寿命长,不存在电热元件受气氛腐蚀的问题。其价格相对辐射管来说也低。

  (4)维护保养方便。因为有马弗网带炉的气密性容易维护,而无马弗网带炉的气密性的维护相对复杂一些。

  任何事物都是一分为二的,有马弗网带炉安装气氛搅动风扇困难,瑞士已解决了这个难题,这对我国有马弗网带炉的发展是一个挑战。

  1马弗材料及基本结构几种马弗横截面示意图马弗按其结构不同、材料不同、壁厚大小以及使用温度范围分成若干类型。

  H 1指网带平面到进口高度调节板底部的距离,由于处理零件的不同(可以通过高度调节板调节) ,马弗进口高度不是一个始终不变的尺寸。

  进料端为敞开式马弗口,有火帘时,耗气量根据马弗口面积和马弗进口高度按下列经验公式计算

  :Q = Q h?

  A(m 3 / h)式中,QD进料端为敞开式马弗口,有火帘时的耗气量(m 3 / h)AD马弗口面积(cm 2)Q hD根据不同炉口高度的单位炉口面积耗气量[m 3 / (h?cm 2) ]上式表明,Q与Q h、A都有关,当炉口高度增大,首先是使A增大,同时也使Q h增大。因此,降低炉口高度对减少耗气量作用甚大。瑞士莎菲特公司生产的有马弗网带炉其*大工作高度都不高。

  可以看出,瑞士莎菲炉*大规格的有效高度只有100 mm,说明有效高度受耗气量的制约。从这一点也说明网带炉不宜处理过高零件。

  有资料介绍,炉门开度的改变不但改变了炉前、炉后的气流分布,而且改变了炉内气氛流量平衡对外界气体压力变化的灵敏度。资料表明,灵敏度随炉门开启面积的平方而增加。一台前后打开75 mm高的炉子对车间风的灵敏度是只打开25 mm高的9倍。

  2. 2顶部拱形半径RDDD强度敏感尺寸马弗设计遇到的**个问题就是设计一个牢固的顶。马弗顶的功能是形成封闭并支撑自重,*佳设计是结构*牢固而自重*轻,国外电炉厂商给出的*佳设计是R≤B(马弗宽度)。

  为了进一步提高马弗的强度和刚性,国内外电炉厂商采取了在马弗顶部和两侧焊接加强筋、模压成形加强筋等方法。但生产使用证明,拱顶横向模压多条弧形筋比纵向模压筋强度要大、刚性要好,它大大减少了纵向塌陷和横向变形,是一种较佳的设计。

  2.3下落通道*窄纵向宽度B 1DDD淬火质量敏感尺寸下落通道*窄纵向宽度B 1指弧形板处的纵向尺寸,这一区域设计不当极易造成两个麻烦:(1)对杆形零件易造成“搭桥”堵塞,推荐B 1 > 1. 5 L杆(L杆为杆形零件长度) ;(2)对圆柱体零件(或质量比较集中的零件)且有易变形部位者。例如零件,上部有一处只有0. 07 mm厚。其淬火下落运动轨迹呈抛物线形,当B 1不够宽时,零件将与马弗后板碰撞,产生变形,使产品合格率下降。笔者建议在定尺寸时须进行冷态实地运行实验,找出不与马弗后板碰撞的*佳B 1。

  62经验交流:有马弗网带炉中马弗的结构设计

  2. 4马弗顶离上部热源距离H 2DDD马弗顶局部塌陷敏感尺寸根据流体力学,炉内的热气体有沿着炉顶流动的趋势,也就是说马弗顶部升温比底部和两侧要快,若电热元件离马弗顶过近,势必加剧局部温升,导致局部塌陷。

  笔者推荐H 2≥(1. 5~1. 6)D ,式中H 2为马弗顶离上部电热丝边缘距离,D为上部电热丝中径。

  2. 5滴注中心离马弗后板距离B 2DDD滴注质量敏感尺寸长期采用炉内滴注裂解的厂家都有体会,滴注点的位置虽在弧形板边缘到后板这一不长的距离内,但还是有讲究的。过分靠近弧形板,未裂解的滴液容易导致零件软点(特别是对小零件) ;选择在中点,对呈抛物线入液的零件仍有出现上述缺陷的危险。因此,行家认为选择在离后板较近位置。

  2. 6返回通道内部宽度B 3DDD网带运行敏感尺寸推荐B 3≈网带内宽+ 2×(25~30 mm)。

  3延长马弗寿命的经验据,数据采集于大厂正常使用的网带炉,仅供参考。

  延长马弗的使用寿命须从诸多方面着手,设计、制造、安装和使用都要精心注意。

  (1)合理设计拱顶半径。资料表明,拱顶马弗的弯矩仅为平顶的0. 54.

  (2)尽量波纹化,其强度和刚性大大增加,其惯性矩可以增大13~73倍。

  (3)合理设计炉膛尺寸。除应保证炉膛宽度内热流畅通外,更重要的是要合理设计电热源与马弗壁的距离,特别是上顶离上部电热源的距离。

  根据流体力学热流有沿着上顶流动的趋势,炉子升温时马弗上部升温速度明显快于两侧及底部。

  上部热源如果与马弗顶距离太近,则由于顶部膨胀大于两侧及底,必然引起马弗顶的下陷或凸起,因此,合理设计其距离十分重要。

  (4)合理设计马弗内宽,调整好马弗内宽与托板宽度的关系,使其保证合理的间隙,确保托板往复运动自如。

  笔者在某厂看到,由于间隙过小(例如单边间隙只有20 mm多一点) ,当托板下部垃圾堆积时就会造成托板卡死,以致用拖拉机拉托板也无济于事,*后采用堵住炉口加热才使其松动。

  (5)工厂自制马弗,由于加强筋不是模压的,而是焊接的,其焊缝切勿满焊,否则由于变形大,会降低寿命。

  (6)滚球要耐磨,不在数量多,滚球是马弗的一个至关重要的易损件。笔者在多次观察网带工作中滚球的运动规律时发现,在某一瞬间,炉内滚球大约只有1/ 3在工作(即与托板接触) ,这是由复杂的变形和复杂的运动状态所决定的。因此,滚球的质量至关重要。要制造出高质量的滚球应做到:刚玉成分要到位,烧结温度要到位,圆度要好(鸭蛋形滚球是不允许的)。

  (7)采用优质焊条焊接,焊接合金应比马弗本体品质更高,质量更好,推荐使用几种焊条。焊接高温工作的奥氏体钢要采用氩弧保护焊。为确保焊接质量,焊条要烘烤,焊前焊接部位要打磨,焊后有缺陷应补焊。

  (8)精心安装。这里特别要提出的是要精心安装好马弗后部的吊紧螺丝。吊紧螺丝的作用是防止马弗加热时下坠。吊紧螺丝过紧,马弗后部上抬,过松后部下垂,都不利于马弗的正常工作。曾有由于吊紧螺丝安装问题造成马弗前部上翘使电热丝短路的例子。

  (9)合理升温,采用阶梯式。在600℃以上每一阶梯升温不超过100℃。

  (10)定期清理托板下部以及马弗两侧倒伏零件、垃圾及杂屑。否则,这些垃圾在高温下长期加热烧结会形成板块,造成麻烦。

  (11)组织连续生产。某厂一台T40/ 47G网带炉,**只马弗使用时用电正常,很少突然停电,处于连续生产状态。马弗发生明显变形是在24个月以后。第二只马弗使用时,用电无保证,经常停电,加上每周二个休息日必停电,马弗只用了17个月,后者寿命缩短了29. 2 %,马弗连续使用时寿命长。